路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對(duì)電力能源的需求日益增大，電力資源日益缺乏。 因此如何節(jié)能降耗已成為近幾年來人們關(guān)注討論和研究的話題。本文研究的路燈控制系統(tǒng)是針對(duì)我國城市在路燈照明的控制方面產(chǎn)生的巨大能源 消耗和浪費(fèi)而開發(fā)出的新的智能型的路燈控制系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí) 現(xiàn)。本文詳細(xì)介紹并分析了以單片機(jī)芯片AT89S52、時(shí)鐘芯片DS1302,光敏電阻為主要 部件的硬件電路和在以keil軟件為主要編程環(huán)境的軟件部分。通過時(shí)間控制和環(huán)境參 數(shù)控制相結(jié)合的方法去控制路燈。實(shí)現(xiàn)隨著光照強(qiáng)度的大小和在一定時(shí)間段內(nèi)路燈都有 著的不同表現(xiàn)，午夜路燈間隔開以節(jié)省電源，光照很足時(shí)

2、路燈全部自動(dòng)斷開不工作等功 能。實(shí)驗(yàn)表明，該路燈控制系統(tǒng)是一種智能型控制系統(tǒng)。電力資源既能夠得到合理利用 也不會(huì)影響人類的交通安全。隨著社會(huì)的發(fā)展，路燈控制系統(tǒng)會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：路燈控制、單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、光敏電阻AbstractWith China1 s rapid economic development, human electricity demand growing, the power resource-scarce Therefore, how energy con sumpt i on has become a topic of discussion and rese

3、arch attention.In this paper, the street light control system for street lighting in the Chin ese cities control the en otmous en ergy con sumpt i on and waste and to develop new intelligent street lights control system This paper describes the design and implementation of the system. This paper int

4、roduced and analyzed in single chip AT89S51t clock chip DS1302, photosensitive resistanee as the main components of hardware circuitry and with keil as the main programming environment software Time control and the environment through the combination of parameter control methods to control the light

5、s As the light intensity to achieve a certain period of time the size and all have different performance lamps, night lights spaced to save power, light is enough to automatically disconnect when the lights do not work all the functions. Experiments show that the street light control system is an in

6、telligent control system Power can be both rational utilization of resources will not affect the safety of mankind With the social development, street lighting control system will be more widely used.Key words： street lighting control, single-chip, clock chips, light resistance第一章緒 論錯(cuò)誤!未定義書簽。路燈控制器系統(tǒng)

7、設(shè)計(jì)的意義6路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前景6第二章路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案7第三章路燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)8)光照信號(hào)測(cè)量電路的設(shè)計(jì)9時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量電路的設(shè)計(jì)13單片機(jī)控制部分17AT89S52的介紹17復(fù)位電路的設(shè)計(jì)20晶振電路的設(shè)計(jì)20顯示電路的設(shè)計(jì)21第四章路燈控制器的軟件設(shè)計(jì)23Keil軟件的介紹23路燈控制器設(shè)計(jì)的功能26路燈控制器的流程圖27第五章路燈控制系統(tǒng)的調(diào)試29電路調(diào)試29硬件調(diào)試29軟件調(diào)試29調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和解決方法30第六章自己的心得體會(huì)31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄34第一章緒論隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人類的生活水平不斷提高，電力能源已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ?中不可缺少的部分。

8、展望未來，再用50年的時(shí)間，在本世紀(jì)中葉我國基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化, 使人民享有更高的物質(zhì)與精神文明。這一宏偉目標(biāo)能否順利實(shí)現(xiàn)，在相當(dāng)大的程度上取 決于電力能源在未來50年穩(wěn)健的發(fā)展。在我國電力能源應(yīng)用方面，城市路燈所消耗的能源占用了很大的比重。據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì)，城市公共照明在我國照明耗電中占30%的比例。目前，全國660多座城市約有各種 路燈400萬盞，為了提高路面亮度，若平均每盞燈增加50W。則共需增容20萬千瓦，全 年多耗電約7億千瓦時(shí)由于多增加光源、燈具、燈桿等照明設(shè)施，帶來的初次購置費(fèi)及 日常的維護(hù)費(fèi)也會(huì)明顯增加。從綠色照明角度考慮，多發(fā)出7億千瓦時(shí)的電力，增排的 二氧化碳和二氧化硫等有害氣體

9、對(duì)空氣質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，將破壞空氣質(zhì)量，不利 于環(huán)保。但是城市的發(fā)展離不開路燈照明，它服務(wù)于交通安全和人們的生活，美化了城市容 貌，為創(chuàng)造良好的投資環(huán)境起著舉足輕重的作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市市政 建設(shè)步伐加快，城市道理照明工程建設(shè)受到越來越多的重視.而在城市夜晚變得燈火輝 煌、絢麗多彩的同時(shí)，電能消耗也逐年攀升。作為城市道路的路燈照明，一方面耗能增 大，另一方面維護(hù)量也增大。因此如何采取節(jié)能技術(shù)，降低城市公共照明能耗，成為人 們關(guān)注討論和研究的問題。1.1路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義目前各大城市的交通路燈的能源利用率存在一個(gè)普遍的問題，這就是路燈的能源利 用率不高，我國小型城市在夜晚

10、9點(diǎn)后，我國大中型城市在午夜12點(diǎn)后，道路上幾乎 空無一人，可城市照明從這一時(shí)段直至清晨6點(diǎn)路燈熄滅。即使是在北京、上海等大城 市的繁華地點(diǎn)，凌晨2點(diǎn)以后，道路上也是人煙稀少。在這樣低交通流量的道路上仍然 保持較高的照度是明顯沒有必要的。因此，設(shè)計(jì)出一種智能型的路燈控制系統(tǒng)是相當(dāng)重 要的，它不但要求能夠在節(jié)能的同時(shí)也要求對(duì)人們的出行和對(duì)城市的發(fā)展沒有大的影 響。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89S51.時(shí)鐘芯片DS1302、光敏電阻為主要控制單元的硬件電 路，采用了時(shí)間控制和環(huán)境參數(shù)控制相結(jié)合的控制策略。實(shí)現(xiàn)了路燈定時(shí)開關(guān)，根據(jù)天 氣情況光照強(qiáng)度決定路燈的開啟，午夜12點(diǎn)以后路燈隔著開啟。此控制系統(tǒng)大大

11、節(jié)省 了電力資源使其充分利用，具有可靠、使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性高、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，能滿 足路燈控制的需要，具有廣泛的應(yīng)用前景。1.2路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前景跟傳統(tǒng)的路燈控制系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)就是采用人工控制，到了一定時(shí)間 就拉電開啟路燈，到了一定時(shí)間關(guān)閉路燈，完全是人工控制路燈的開關(guān)。一個(gè)國家路燈市場(chǎng)規(guī)模與當(dāng)?shù)氐缆烽L(zhǎng)度與種類、國民生活水平有關(guān)。理論上道路長(zhǎng) 度愈長(zhǎng)、愈寬、重要道路（如高速公路）比率愈高，路燈需求數(shù)量將隨之增長(zhǎng)。不過路燈 需求與實(shí)際裝置數(shù)量，會(huì)受到國民生活水平影響。國民生活水平愈高國家，民眾對(duì)于道 路使用頻率與道路安全要求越高，相對(duì)的路燈裝置數(shù)量也較多。中國基本上是能源缺乏

12、國家，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源供給問題更加嚴(yán)重。2008年10月中國政府啟動(dòng)“公共機(jī)構(gòu) 節(jié)能條例”，要求各級(jí)政府單位應(yīng)當(dāng)將節(jié)能產(chǎn)品、設(shè)備納入政府集中采購目錄，并嚴(yán)格 監(jiān)控能源消耗狀況。同時(shí)，也公布了 “民用建筑節(jié)能條例”規(guī)定建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)選擇合適 的可再生能源，用于采暖、制冷、照明和熱水供應(yīng)等。正因?yàn)檫@兩項(xiàng)法規(guī)的實(shí)行，提供 地方政府采購LED等相關(guān)節(jié)能產(chǎn)品的法源依據(jù)。雖然國家積極地在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保也采取 了許多措施，例如采用人工控制手動(dòng)進(jìn)行開關(guān)燈的工作，還有采用定時(shí)控制的措施：天 天定時(shí)開定時(shí)關(guān)不論氣候季節(jié)變化，還有的在夜晚降低路燈的供電電壓使其變暗來減小 能源消耗。這些控制方式明顯存在著較大的問題，人

13、工控制不僅浪費(fèi)了人力資源，而且還容易 引起不必要的安全隱患。定時(shí)控制存在著在天氣不好或季節(jié)變化天黑的早或晩的情況下 光照條件沒得到及時(shí)改善。降低供電電壓會(huì)影響路燈的使用壽命和出行安全。所以說， 設(shè)計(jì)出一個(gè)智能型的路燈控制系統(tǒng)在社會(huì)會(huì)有個(gè)廣泛的應(yīng)用前景。第二章路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案本設(shè)計(jì)以單片機(jī)芯片AT89S52,時(shí)鐘芯片DS1302、光敏電阻為主控單元的硬件電路 和以keil軟件為編程環(huán)境下的軟件部分組成。采用了時(shí)間控制和環(huán)境參數(shù)控制相結(jié)合 的策略，實(shí)現(xiàn)了光照不好的情況下路燈自動(dòng)開啟、深夜路燈隔著開啟、白天路燈熄滅停 止工作、隨著季節(jié)的變化改變路燈的開關(guān)時(shí)間等功能。光測(cè)電路部分。一年四季天

14、氣狀況都在不斷變化著，天氣情況的變化影響著光照強(qiáng) 度的變化，我們希望在光照強(qiáng)度不夠好時(shí)路燈能自動(dòng)開啟。因此我們需要一個(gè)傳感器來 感應(yīng)光照強(qiáng)度從而做出相應(yīng)變化，光敏電阻是一種很優(yōu)良的感應(yīng)光照強(qiáng)度的傳感器。時(shí)鐘電路部分。天氣的變化是不可預(yù)測(cè)的，因此有時(shí)我們有時(shí)需要根據(jù)每個(gè)季節(jié)的 天黑的遲早人工的去修改預(yù)先設(shè)定的時(shí)間控制路燈的開關(guān)，從而我們會(huì)使用到專用的時(shí) 鐘芯片。最后可以由單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)這兩部分進(jìn)行不同的控制。根據(jù)以上分析以及設(shè)計(jì)要求得出本設(shè)計(jì)硬件構(gòu)成框圖如圖2-1所示：光照信號(hào)-時(shí)鐘信號(hào)二圖2-1硬件構(gòu)成硬件電路主要由光照信號(hào)測(cè)量電路和時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量電路組成，它們均通過單片機(jī)去 對(duì)數(shù)碼管顯示和路燈開

15、關(guān)進(jìn)行控制，從而達(dá)到預(yù)想的要求。第三章路燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)整體硬件設(shè)計(jì)原理圖見圖3-1WY扌bw牛m一 I_o I .M K*=/uIII迴！ wwBra i珂iSBw I-FD"I L.ut IiwiS rm 3川腔野剳目iiiimranBn一 S-9&迴厲siBs汛_迥0亙旦亜£空®0一_ 亙_« !nRSTI I»rrr1 jIII liiiiiiiiiiiiniiiiLsi«!佑 SUHiiliniiiiiliiB (iif f vwipbnnll# .UD“;0/ U6JFRMMSHliVa lin»Hi

16、WBnun ssai issfli Mun nunIILTlTJlWOiniBIIIIIMMKHMIHT匚【 imiiiiEaiBIIBIninirnHWUMyu亠. 亠、L 、 *- 亠、 亠I21PFIIRH該設(shè)計(jì)電路主要通過單片機(jī)和按鍵對(duì)時(shí)鐘芯片DS1302進(jìn)行時(shí)間設(shè)置控制路燈的開 關(guān)時(shí)間，和通過光敏電阻感應(yīng)外界的光照情況從而控制路燈的開關(guān)，還有構(gòu)成復(fù)位和晶 振電路對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行初始化和起振電路讓其運(yùn)行，通過電阻和三極管驅(qū)動(dòng)路燈點(diǎn)亮，再 經(jīng)過單片機(jī)后通過驅(qū)動(dòng)器SN7404驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示時(shí)間。路燈斷電后，充電電池給時(shí)鐘 芯片DS1302供電讓其繼續(xù)工作，讓時(shí)間繼續(xù)走下去，等其再次通電后，時(shí)間

17、顯示當(dāng)前 時(shí)間。根據(jù)當(dāng)前時(shí)間路燈會(huì)作出不同的響應(yīng)。下面就對(duì)硬件的各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)的分析光照信號(hào)測(cè)量電路的設(shè)計(jì)光照信號(hào)測(cè)量電路如圖3. 1. 2所示:該電路主要由光敏電阻和比較器LM358組成。電路中有兩個(gè)分壓電路，其中R1和 光敏電阻組成一個(gè),R2和滑阻組成另外一個(gè)。在光照強(qiáng)度正好達(dá)到需要打開路燈的時(shí)候, 調(diào)節(jié)電位器R3,使比較器LM358同向端（3腳）電壓等于反相端（2腳）電壓，由于光敏電 阻會(huì)隨著光照強(qiáng)度的變化而改變電阻值，當(dāng)光照強(qiáng)度高時(shí)，光敏電阻的阻值就會(huì)降低， 就會(huì)引起LM324的（2腳）電壓變小，低于所設(shè)定的（2腳）電壓，使輸出端（1腳）輸出髙電 平；當(dāng)光照強(qiáng)度低時(shí)，光敏電阻的阻值就

18、會(huì)變大，就會(huì)引起LM324的（2腳）電壓變大， 比較器LM324中（2腳）電壓髙于（3腳）電壓，（1腳）腳輸出低電壓。從而輸出端（1腳）上 的高低電平的改變，就能反應(yīng)為光照亮暗的變化。進(jìn)而作為單片機(jī)的一路輸入信號(hào)，控 制路燈的點(diǎn)亮和關(guān)閉。輸出端連在單片機(jī)口上。ALM358： LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、髙增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合 于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下， 電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增模組，音頻放大器、 工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)放的地方使用。LM358的封 裝形式有塑

19、封8引線雙列直插式和貼片式。LM358的特性：特性（Features）:*內(nèi)部頻率補(bǔ)償。*直流電壓增益高（約lOOdB）。*單位增益頻帶寬（約1MHz）。*電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫矗?-30V）；雙電源（土一±15V） *低功耗電流，適合于電池供電。）*低輸入偏流。*低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。*共模輸入電壓范圍寬，包括接地。*差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。*輸出電壓擺幅大（0至參數(shù)輸入偏置電流45 nA輸入失調(diào)電流50 nA輸入失調(diào)電壓輸入共模電壓最大值VCC" V共模抑制比80dB電源抑制比100dB引腳圖如圖3.1.3所示:VccOUTPUT?INPUTS-)IN

20、PUT2(+)圖 3. 1.3光敏電阻:XS電底光敏層一J披痛菱片 甲圖 15-8光敏電阻的外形及（甲）（乙）其在電路中的符號(hào)圖15-9光敏電陽的實(shí)驗(yàn)光敏電阻器（photovaristor）又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一 種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。 光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻 值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 歐，在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)

21、千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的 敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（） Um的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光， 都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡泡（小電珠）光線或自然光線 作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。光敏電阻的工作原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料 兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度， 兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碼化物等 半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀 歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑

22、暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度， 則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的 空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子一空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小, 從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的 電子一空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上 電壓，其中便有電流通過，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí) 現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加 交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子

23、數(shù)目的多少。光敏電阻的特性：一 溫度特性 光敏電阻和其他半導(dǎo)體器件一樣，受溫度影響較大，當(dāng)溫度升高時(shí)，它 的暗電阻會(huì)下降。溫度的變化對(duì)光譜特性也有很大影響。因此，有時(shí)為了提高靈敏度， 或?yàn)榱四芙邮苓h(yuǎn)紅外光而采取降溫措施。見圖3.1.4圖 3. 1.4二伏安特性伏安特性在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓 的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖3-5為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。由圖可見, 光敏硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線電阻在一定的電壓范圍內(nèi)，其I-U曲線為直線，說 明其阻值與入射光量有關(guān)，而與電壓、電流無關(guān)。40302010100 200 光敏電阻電壓/v圖3-5硫化鎘光敏電阻的

24、伏安特性曲線圖三光譜特性 光譜特性光敏電阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光譜特性， 亦稱為光譜響應(yīng)。圖3-6為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)，光 敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域, 常被用作光度量測(cè)量（照度計(jì)）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū)，常 用做火焰探測(cè)器的探頭。圖3-6光敏電阻的光譜特性時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量電路如圖3. 2.1所示:1rCC'4S130：812£2SCLK?DP3X：I/O53?3K4W RST1：5*0PfPI.0圖 3. 2. 1時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量電路主要由時(shí)鐘

25、芯片DS1302和晶振組成，通過按鍵對(duì)時(shí)鐘芯片進(jìn)行時(shí) 間設(shè)置從而去控制路燈的開關(guān)時(shí)間，由2個(gè)電容和晶振構(gòu)成的晶振電路在整個(gè)系統(tǒng)工作 時(shí)起起振作用。DS1302 與 CPU 的連接僅需要三條線，即 SCLK (7)、1/0(6)、RST (5)。DS1302 與 CPU連接的電路原理圖3. 2. 1所示。Vcc2在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源 并提供低功率的電池備份。Vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式 下Vccl連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由Vccl或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2 大于Vccl+時(shí)，Vcc2給 DS

26、1302供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vccl時(shí)，DS1302由 Vccl供電。DS1302時(shí)鐘芯片是該電路最主要的器件，現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如 DS1302. DS1307. PCF8485等。這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地 采用。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM,通過簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路。提供秒分時(shí) 日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示 決定采用24或12小時(shí)格式.DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行 通信，僅需用到

27、三個(gè)口線：1 RES復(fù)位,2 I/O數(shù)據(jù)線,3 SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘/RAM的讀/ 寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持 數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1訓(xùn)。DS1302是由DS1202改進(jìn)而來，增加了以下的特性。 雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)Vccl,為可編程涓流充電電源附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ) 器。它廣泛應(yīng)用于電話傳真便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。一 DS1302的結(jié)構(gòu)及其引腳功能:VcctSCLKI/ORST8-Pm DIP (300 nul)塔X2GNDni '/g zqsclk Rl/O IHRSTDS1302S 8-Pi

28、n SOIC (200 mil)DS1302Z S-Piii SOIC (150 mil)DS 1302的結(jié)構(gòu)DS1302的引腳功能：XI X2晶振管腳GND地RST復(fù)位腳I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK串行時(shí)鐘Vccl,Vcc2電源供電管腳二（1） DS1302的控制字DS1302的控制字如圖3.2.2所示?？刂谱止?jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1,如 果它為0,則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0,則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要 進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。765432

29、101RAMA4A3A2A1A0RDCKWR圖 3. 2.2(2) DS1302的數(shù)據(jù)輸出口 I/O在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302,數(shù)據(jù)輸 入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿 讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。(3) DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表1。套 1 曰歷用阿窈存矩弼孑眸存43 宕你坤5范E7各Z春21O丐雄tr妙* tvS 43sortamOQ _Uli3O>1

30、-X：S2HOU -MINKJHSill411 一 1OCI _231 2 / 2 J.io UKOlscC.Boinr* A wk月奇件卻0*1 1 2OoC i <»M5C、C陰jg anHAU8HHni 一07cr>c* o HAY年舟什ZSSC Flsrjiioo -a OV ftiA HDS1302的內(nèi)部寄存器CH：時(shí)鐘停止位CH=0振蕩器工作允許CH=1振蕩器停止此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器 內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為

31、兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單 元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH,其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操 作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字 節(jié)，命令控制字為FEH(寫)FFH(讀)。存器2的第7位12/24小時(shí)標(biāo)志bit7=l,12小時(shí)模式bit7=0,24小時(shí)模式WP：寫保護(hù)位WP二0寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭隬P=1寄存器數(shù)據(jù)不能寫入TCS：涓流充電選擇TCS=1010使能涓流充電TCS二其它禁止涓流充電S82122PF111匕RYSTAL3.2?3.1?3.01.6?1.5DL,3?1.4?L2?L.l?L.OPI.0TRIA

32、C11R 124K713tIT-IT"TFIFZE"20"246773533 43.3 -302928272625242322211.6VccPO.OP0.1P0.2P0.3P04P0.5P0.6PO.?EAALE PSEHP2.7P2.6P2.5P24P2.3P2.2P2.1P2.0383731353433323140-0寄存器2的第5位:AM/PM定義AP=1下午模式AP=O上午模式DS：二極管選擇位DS=01選擇一個(gè)二極管DS=10選擇兩個(gè)二極管DS二00或11.即使TCS=1010,充電功能也被禁止單片機(jī)控制部分22FF3. 3. 1 AT89S52 的介

33、紹?AT89S52是一個(gè)低功耗，髙性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP (In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的 高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS -51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）, 32個(gè)外部雙向輸

34、入/輸出（I/O） 口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2 層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT） 電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT89S52的引腳圖如圖3. 2. 1. 1所示T27P1. 0 c T2EX/F1. 1 C Pl. 2 C Pl. 3 C F1.4 C MOSI/P1. 5 C MISO/P1.6 匚SCX?Pl. 7 c RST CRXD/P3. 0 C m；P3. 1 c IHT0ZP3. 2 C IMTI/P3. 3 CT0/P2.4 CT1/P3. 5 CBP3.6 CRJ?P3.7 CXTAL2 CXTAL1 C PDIF &HD 匚01

35、2345678301234 5 678 911111111112o?8t-&54$21&98t-&5432143333333333222222222 Vcc PO. O/ADO3 PO. 1/AB13 PO. 2/AD2 PO. S/AD3J PO. 4/AD4J PO. 5/AB5 PO. &?AD6J PO. V/AB73 EA/VPP ALE/PKOi；J FESH3 P2. V/A153 P2. &M14 P2 5ZA13 J F2. 4/Al2 3 P2. 2?A1L P2. 2ZA10J F2. 1ZA-9J P2. O/AS圖 3.2. 1

36、. 1AT89S52的引腳介紹：外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）o此外，和分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（T2EX）0在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出T2EX （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）MOSI （在系統(tǒng)編程用）MISO （在系統(tǒng)編程用）SCK （在系統(tǒng)編程用）P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉髙，此時(shí)可以作

37、為 輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 （IIL）o在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。 在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收髙8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為 輸入口使用。作為輸入使用

38、時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 （IIL）oP3 口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。引腳號(hào)第二功能RXD （串行輸入）TXD （串行輸出）INTO（外部中斷0）INT0（外部中斷0）T0 （定時(shí)器0外部輸入）T1 （定時(shí)器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期髙電平將使單片機(jī)復(fù)位。 看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH） 上的DISRTO位可以使此功能無效。DISR

39、TO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG:地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址 的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器 或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如 果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置"1” , ALE操作將無效。這一位置"1”， ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉髙。這個(gè)ALE使能標(biāo) 志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外

40、部執(zhí)行模式下無效。PSEW外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次, 而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ) 器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89S52的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部程

41、序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可 以64K尋址。程序存儲(chǔ)器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。對(duì)于89S52, 如果EA接VCC,程序讀寫先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為0000H1FFFH）開始，接著從外部 尋址,尋址地址為：2000FFFFH。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89S52有256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。高128字節(jié)與特殊功能寄存 器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當(dāng)一條指令訪問高于7FH的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定CPU訪問髙128字節(jié)RAM還是 特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（SFR）。3. 3.2 :心 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖3.

42、3. 2.1所示:復(fù)位電路：主要由按鍵電解電容、和電阻構(gòu)成。當(dāng)按下按鍵時(shí)，9號(hào)腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平送入RST端，產(chǎn)生復(fù)位信，從而達(dá)到復(fù)位的作用。3. 3.4晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路的設(shè)計(jì)如圖3. 3. 2. 2所示:4-132-10PF圖 3. 3. 2. 2晶振電路：主要由的晶振和電容組成，單片機(jī)工作時(shí)能產(chǎn)生振蕩，其特點(diǎn)是固有頻 率十分穩(wěn)定，而且震動(dòng)具有多諧性，除了其頻震動(dòng)外還有奇次諧波泛音震動(dòng)。性能上， 晶振的品質(zhì)因素Q和特性阻抗都非常高，而且接入系數(shù)很小，因此具有很高的頻率穩(wěn)定 度。顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路的設(shè)計(jì)如圖3. 4.1所示：顯示電路主要由數(shù)碼管、驅(qū)動(dòng)器SX7407和二極管、三極管、L

43、ED顯示燈、排阻等組 成。11vccTJ)11D2D3D4k.EErLEIisJR3931：901：90139013RU4.?I丿Q1I/Q2I/Q3/Q4R112嚴(yán)IRETR.1001001001()0圖 3. 4. 1在本設(shè)計(jì)中，顯示電路用到的元件很多，二極管、三極管、電阻、數(shù)碼管的原理和 作用都很普通，在這我就不一一介紹。在這里我重點(diǎn)介紹一下SN7407。SN7407如圖3. 4.2所示1A1U14Vcc1Y2136A2A3126丫2Y4115A3A5105 丫3Y6g4Agnd78j 4Y圖 3.4.2LED的驅(qū)動(dòng)問題是顯示設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。如果在電路中沒有驅(qū)動(dòng)或驅(qū) 動(dòng)過低，

44、就會(huì)導(dǎo)致液晶數(shù)碼管顯示不夠亮°SN7407能夠改善這一缺點(diǎn)，它能夠提供穩(wěn)定 的恒流源輸出，保證數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。本課題設(shè)計(jì)了 2路LED路燈，分別接AT89S52單片機(jī)，口； 2路都用4個(gè)LED燈并聯(lián) 模擬，一個(gè)燈分別連接一個(gè)三極管，三極管基極，發(fā)射極分別連一個(gè)電阻，電阻做限流 作用。如圖所示當(dāng)口為高電平時(shí)，三極管Q1,Q4導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)燈亮；當(dāng)為低電平時(shí)，三極 管Q1,Q2,Q3,Q4截止，達(dá)到斷開作用，燈不亮。第四章路燈控制器的軟件設(shè)計(jì)Ke訂C軟件的介紹單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器

45、匯編，目前己極少 使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于HCS -51 單機(jī)的匯編軟件有早期的A51,隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到 逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā) MCS -51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在 內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Ke訂 軟件需要Pentium或以上的CPU, 16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、 NT, WIN2000. WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好 者來說是十分必要的